近日，广东医科大学药学院谢鑫博士、新加坡国立大学李博文研究员、中国医学科学院北京协和医学院张其清教授合作在国际权威期刊《Bioactive Materials》(中科院1区TOP期刊)发表了题为“Readily constructed squaraine J-aggregates with an 86.0 % photothermal conversion efffciency for photothermal therapy”的研究论文。设计了一种简单构造的方酸J聚集体，具有86.0%的高光热转换效率，可用于高效的肿瘤治疗。
论文链接：
https://authors.elsevier.com/sd/article/S2452-199X(24)00434-1
光热疗法（PTT）因其优异的非侵入性和时空可控性，在癌症治疗领域取得巨大进展，目前已成为新型癌症治疗手段研究中的热点。其中，有机小分子光热剂 （PTA） 因其低毒性、易于改性以及优异的生物相容性和生物降解性而被广泛关注。开发出具有近红外吸收与高光热转化效率（PCE）的光热剂是实现理想PTT疗效的重要因素。通常，发色团吸收的光能通过两条主要的弛豫途径消散：非辐射跃迁和辐射跃迁，而热量的产生取决于非辐射跃迁。理论上，通过抑制辐射跃迁通道或促进非辐射跃迁途径会导致排它性光热转换。因此，为了增强 PCE，通常采用的策略包括减少辐射途径或增强非辐射耗散。最佳方法将促进非辐射衰变与分子转子相结合，并使用大的共平面π共轭结构抑制辐射耗散。然而，具有这些结构的染料通常会导致H聚集，限制了分子旋转，并与增强非辐射耗散的目标相矛盾。H聚集还会导致吸收蓝移，从而降低组织渗透深度。为了获得更长的近红外（NIR）吸收波长，通常需要扩展生色团的共轭结构或者创建强大的电子供体-受体构型。这种策略往往需要精确的分子设计和复杂的合成。因此，开发一种简单有效的策略来设计具有高PCE和长NIR吸收波长的光热试剂对于安全有效的抗癌治疗至关重要。
基于此，我们开发了一种基于方酸的D-π-A-π-D构型的小分子光热剂（DTS）。该分子具有以下特性：强大的电子供体-受体相互作用、活跃的分子间转动、共平面结构以及方酸介导的J聚集。我们通过两步法获得的DTS包括两个二苯胺（DPA）单元、一个方酸（SQ）核心和两个噻吩（T）段。在DTS分子结构中，DPA部分不仅可以作为强电子供体，而且可以作为分子转子，SQ核心充当受体，而噻吩则是具有共面结构的π桥。通过纳米制剂技术将DTS制备成高稳定性的纳米药物DTS NPs，开发了一种光热转换效率高达86.0 %的纳米颗粒。体外和体内实验结果表明，该纳米药物在808 nm激光下展现出显著的细胞毒性和优异的肿瘤光消融效果。
示意图 1. DTS NPs 分子结构、纳米制备以及PA成像引导光热疗法的应用
图1. DTS光学性能和DTS NPs光热性能的表征
图2. DTS NPs超高光热转换效率机理分析
图3. DTS NPs的体外抗肿瘤研究
图4. DTS NPs的生物分布以及光热成像
图5. DTS NPs在活体上的抗肿瘤效果
谢鑫博士、董亚芳博士和张媛博士为本文的共同第一作者。文章的通讯作者是李博文研究员和张其清教授。该研究工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目的资助。
信源 | 广东医科大学科学技术部
编辑 | 陈欣彤
责编 | 王丽君
复核 | 谢炯明
审发 | 裴金涛
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